Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
P/s : bài này khá khó nên mình thử thôi !
Không mất tính tổng quát , ta giả sử : \(a\ge b\ge c\)
Đặt \(M=ab+bc+ca-12\left(a^3+b^3+c^3\right)\left(a^2b^2+b^2c^2+c^2a^2\right)\)
\(N=a\left(b+c\right)-12\left[a^3+\left(b+c\right)^3\right]\left[a^2\left(b+c\right)^2\right]\)
Ta có : \(ab+ac+bc\ge a\left(b+c\right)\)hay \(a^2b^2+b^2c^2+c^2a^2\le a^2\left(b+c\right)^2\)
\(\Rightarrow M\ge N\)
Tiếp , ta sẽ chứng minh \(N\ge0\)
\(\Leftrightarrow a\left(b+c\right)-12\left[a^3+\left(b+c\right)^3\right]\left[a^2\left(b+c\right)^2\right]\ge0\)
\(\Leftrightarrow a\left(b+c\right)\left\{1-12a\left(b+c\right)\left[a^3+\left(b+c\right)^3\right]\right\}\ge0\)
\(\Leftrightarrow1-12a\left(b+c\right)\left[a^3\left(b+c\right)^3\right]\ge0\)
\(\Leftrightarrow1-12a\left(b+c\right)\left[\left(a+b+c\right)^3-3a\left(b+c\right)\left(a+b+c\right)\right]\ge0\)
\(\Leftrightarrow1-12a\left(b+c\right)\left[1-3a\left(b+c\right)\right]\ge0\left(1\right)\)
Đặt x = a ; y = b + c ta có : \(x+y=1\Rightarrow xy\le\frac{1}{4}\)
Theo bất đẳng thức AM - GM , ta có :
\(12xy\left(1-3xy\right)\le\frac{1}{4}.12xy\left(4-12xy\right)\le\frac{1}{4}\left(\frac{12xy+4-12xy}{2}\right)^2=1\)
=> Bất đẳng thức ( 1 ) luôn đúng
\(\Rightarrow N\ge0\)
Vậy \(M\ge0\)\(\Leftrightarrow ab+bc+ca\ge12\left(a^3+b^3+c^3\right)\left(a^2b^2+b^2c^2+c^2a^2\right)\)
Đẳng thức xảy ra với bộ \(\left(\frac{3+\sqrt{3}}{6};\frac{3-\sqrt{3}}{6};0\right)\)và các hoán vị của chúng .
WLOG: \(c=min\left\{a,b,c\right\}\)
Let \(p=a+b+c;ab+bc+ca=q;abc=r\) so p = 1; \(r\ge0\)and \(3\ge q\ge ab\left(\text{vì }c\ge0\right)\)
Need: \(q\ge12\left(p^3-3pq+3r\right)\left(q^2-2pr\right)\)
Have: \(VP=12\left(1-3q+3r\right)\left(q^2-2r\right)=\frac{2}{3}.\left(1-3q+3r\right).18\left(q^2-2r\right)\)
\(\le\frac{1}{6}\left[1-3q+3r+18\left(q^2-2r\right)\right]=\frac{1}{6}\left[18q^2-3q+1-33r\right]\)
\(\le\frac{1}{6}\left(18q^2-3q+1\right)=3q^2-\frac{1}{2}q+\frac{1}{6}\)
Hence, we need to prove: \(q\ge3q^2-\frac{1}{2}q+\frac{1}{6}\)
\(\Leftrightarrow3q^2-\frac{3}{2}q+\frac{1}{6}\le0\Leftrightarrow\frac{1}{6}\le q\le\frac{1}{3}\)
Which it is obvious because:
\(q=ab+bc+ca\le\frac{\left(a+b+c\right)^2}{3}=\frac{1}{3}\)
\(q-\frac{1}{6}=ab+bc+ca-\frac{1}{6}=ab+c-\frac{1}{6}+c\left(a+b-1\right)\)\(=ab-\frac{1}{6}+1-\left(a+b\right)-c\left[1-\left(a+b\right)\right]\)
\(=ab-\frac{1}{6}+\left[1-\left(a+b\right)\right]\left(1-c\right)\ge0\)
Cách 3: (rất gọn gàng)
Giả sử \(c=min\left\{a,b,c\right\}\).Trước hết chứng minh: \(4P\le\left(a+b+c\right)^3-3abc\)
Có: \(VP-VT=c\left(\Sigma_{cyc}a^2-\Sigma_{cyc}ab\right)+\left(a-b\right)^2\left(a+b-2c\right)\ge0\)
Vì vậy: \(4P\le\left(a+b+c\right)^3-3abc\le\left(a+b+c\right)^3=1\Rightarrow P\le\frac{1}{4}\)
Đẳng thức xảy ra khi \(\left(a;b;c\right)=\left(\frac{1}{2};\frac{1}{2};0\right)\) và các hoán vị.
P/s: Làm thử, ko chắc, em cũng chưa kiểm tra lại lời giải đâu.
Từ đề bài có \(P=ab\left(a+b\right)+bc\left(b+c\right)+ca\left(c+a\right)=f\left(a;b;c\right)\)
Xét hiệu:
\(f\left(a;b;c\right)-f\left(t;t;c\right)=ab\left(a+b\right)-t^2.\left(2t\right)+bc\left(b+c\right)+ca\left(c+a\right)-2tc\left(t+c\right)\) với \(t=\frac{a+b}{2}\)
Lại có \(b\left(b+c\right)+a\left(c+a\right)-2t\left(t+c\right)\)
\(=b^2+bc+a^2+ca-\left(a+b\right)\left(\frac{a+b}{2}+c\right)\)
\(=\frac{\left(a-b\right)^2}{2}\) nên :
\(f\left(a;b;c\right)-f\left(t;t;c\right)=\frac{c\left(a-b\right)^2}{2}-\left(t^2-ab\right)\left(a+b\right)\)
\(=\frac{2c\left(a-b\right)^2}{4}-\frac{\left(a+b\right)\left(a-b\right)^2}{4}\)
\(=\frac{\left(a-b\right)^2}{4}\left(c-a+c-b\right)\). Không mất tính tổng quát, giả sử \(c=min\left\{a,b,c\right\}\).
Có ngay \(f\left(a;b;c\right)-f\left(t;t;c\right)\le0\) hay \(f\left(a;b;c\right)\le f\left(t;t;c\right)\).
Do đó ta sẽ tìm max của f(t;t;c) = \(2t^3+2tc\left(t+c\right)\). Mặt khác từ đề bài suy ra \(c=1-2t\) mà c> 0 và t > 0do đó \(0\le t\le\frac{1}{2}\)
Do đo \(f\left(t;t;c\right)=2t^3+2t\left(1-2t\right)\left(1-t\right)=6t^3-6t^2+2t\)
Bây giờ xét hiệu \(f\left(t;t;c\right)-\frac{1}{4}=\left(t-\frac{1}{2}\right)\left(6t^2-3t+\frac{1}{2}\right)\le0\forall\)\(0\le t\le\frac{1}{2}\)
Do đó \(f\left(t;t;c\right)\le\frac{1}{4}\).Đẳng thức xảy ra khi \(t=\frac{1}{2}\Rightarrow a=b=\frac{1}{2}\Rightarrow c=0\)
Vậy....
P/s: Em ko chắc vì hoàn toàn chưa kiểm tra lại.